PENYISIHAN LOGAM BERAT TIMBAL (Pb)

17
Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol. 5 No. 2
PENYISIHAN LOGAM BERAT TIMBAL (Pb) DENGAN PROSES
FITOREMIDIASI
Any Bayu Ajeng dan Putu Wesen
Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim
ABSTRAK
Penelitian untuk menghilangkan polutan (Pb) dengan proses fitoremidiasi
menggunakan tanaman bambu air (Equisetum Hymale) dilakukan dalam penelitian
skala laboratorium. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat efisiensi
penurunan kadar timbal (Pb) yang terkandung dalam limbah buatan setelah melalui
proses. Pengaruh dan potensi tanaman telah dipelajari melalui pengamatan laboratorium
dengan limbah buatan dengan proses fitoremidiasi. Percobaan dilakukan dengan
menggunakan reaktor fitoremidiasi, ukuran: panjang 65 cm x 40 cm x lebar tinggi 27
cm. Variabel utama: debit di kisaran 100 ml / menit sampai 300 ml / menit dan umur
bambu air di kisaran 30 hari sampai 60 hari dengan kepadatan 15 tanaman bambu air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan menggunakan tanaman bambu air
(Equisetum Hymale) dengan sistem fitoremidiasi dapat menyisihkan kandungan timbal
(Pb) dari 76% yang terjadi pada debit 200 ml / menit tanaman bambu air usia 30 hari.
Kata Kunci : Limbah buatan, Bambu air, fitoremidiasi
ABSTRACT
Research lead (Pb) to the pollutant removal by fitoremidiation process used
water bamboo plants (Equisetum Hymale) has been carried out in a laboratory
scale.This study aims to determine the level of efficiency decreased levels of lead (Pb)
contained in the effluent artificially after going through the fitoremidiation
process.Influence and potential of plants have been studied through laboratory
observations with artificial waste with fitoremidiation process. Experiments carried out
using reactor of fitoremidiation, size : length 65 cm x widht 40 cm x high 27 cm. The
main variables : discharge in the range of 100 ml/minute to 300 ml/minute and the age
of the bamboo water in the range of 30 days to 60 days with a density of 15 water
bamboo plants. Experimental results show that by using a water bamboo plant
(Equisetum Hymale) in fitoremidiation system, can set aside a lead (Pb) content of 76
% which occurred in debit of 200 ml/minute of water bamboo plants age of 30 days
old.
Keywords: Artificial waste, Water bamboo plants, fitoremidiation
17
PENDAHULUAN
Perkembangan industri yang
sangat cepat menyebabkan peningkatan
limbah industri, mengakibatkan limbah
yang dibuang ke lingkungan semakin
berat. Padahal kemampuan alam untuk
menerima beban limbah terbatas
sehingga dapat dipastikan bahwa self
purification saat ini telah terlampaui
(Hidayatulloh dkk.,2002).
Banyaknya
industri
yang
menggunakan bahan yang mengandung
timbal (Pb) dapat berasal dari limbah
pengguna batu bara dan minyak, limbah
pabrik peleburan besi dan baja, pabrik
produksi semen dan limbah dari
penggunaan logam yang bersangkutan
untuk hasil produksinya seperti pabrik
baterai ,tekstil, pestisida, gelas, keramik
dan lain-lain dapat membawa polusi
timbal (Pb) pada air limbah.
Timbal (Pb) termasuk dalam
kelompok logam yang beracun,
berbahaya bagi kehidupan makhluk
hidup. Dan bila toksisitas Pb
dikomsumsi pada anak-anak dalam
masa kecil dan berlangsung terus menerus menyebabkan neorotoksik
(keracunan pada saraf) dan kelainan
tingkah laku. Toksisitas pada Pb terjadi
apabila dalam darah ditemukan
kandungan Pb ≥ 0,08 g % atau dalam
urin ≥0,15 mg/l (Darmono,2001).
Ada beberapa cara untuk
menurunkan kandungan ion-ion timbal
(Pb) dari larutan yaitu melalui proses
pengendapan dan pertukaran ion,
evaporasi,
elektrodialisis
serta
penyerapan dengan karbon aktif, akan
tetapi pada cara tersebut relatif mahal
dan menimbulkan masalah baru. Oleh
karena itu perlu dilakukan penelitian
menggunakan tanaman bambu air
Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol. 5 No. 2
sebagai adsorben untuk menyerap
timbal (Pb) dalam air limbah artifisial,
dikarenakan tanaman bambu air
memiliki
kemampuan
menyerap
kandungan timbal dalam limbah
sehingga penelitian ini dapat juga
meningkatkan manfaat tanaman bambu
air selain sebagai tanaman hias, obat –
obatan
serta
ramah
terhadap
lingkungan.
Tumbuhan bambu air memiliki
toleransi yang tinggi terhadap timbal
(Pb). Tanaman bambu air mampu
menyisihkan Pb sebesar 30-70% pada
pengolahan air limbah dari peternakan
babi.
Berdasarkan hasil penelitian
tersebut, tanaman bambu air yang
dimanfaatkan berupa tumbuhan hidup,
dimana tanaman ini sering digunakan
sebagai tanaman hias untuk digunakan
sebagai adsorben pada penurunan
kandungan Pb dalam air limbah. Bagian
akar dari tanaman bambu air
mengandung
selulosa.
Selulosa
merupakan salah satu bahan adsorben
yang digunakan untuk adsorbsi fase cair
dengan tipe distribusi mikropori
(Benefield et al, 1982). Oleh karena iti,
diperlukan suatu penelitian yang
mendetail terhadap tanaman bambu air
Perumusan Masalah
Permasalahan yang ingin diteliti
adalah sejauh mana keefektifan tanaman
bambu air sebagai adsorben untuk
menyerap Pb.
Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian
yang akan dilakukan ini adalah :
- Untuk mengetahui kemampuan
tanaman bambu air dalam menyisihkan
timbal (Pb).
- Untuk menentukan jumlah adsorben
(bambu air) yang paling efektif pada
proses penurunan timbal (Pb).
Penyisihan Logam Berat, (Any Bayu Ajeng dan Putu Wesen)
Manfaat Penelitian
1.Meningkatkan nilai ekonomi dari
tanaman bambu air.
2.Untuk memberikan masukan dan
informasi mengenai tanaman bambu air,
bahwa tanaman bambu air dapat
dimanfaatkan sebagai absorben dalam
menurunkan kandungan timbal (Pb)
dalam larutan.
Ruang Lingkup
Untuk membatasi agar dalam
pemecahan masalah nantinya tidak
menyimpang dari ruang lingkup yang
telah ditentukan, maka diperlukan
penjelasan mengenai batasan - batasan
ruang lingkup, yaitu :
- Limbah yang digunakan adalah limbah
artifisial
- Media yang digunakan adalah
tanaman bambu air
- Penelitian dilakukan di desa
Krembangan Taman Sidoarjo.
Pengertian Timbal (Pb)
Timbal atau dikenal sebagai
logam Pb dalam susunan unsur
merupakan logam berat yang terdapat
secara alami di dalam kerak bumi dan
tersebar ke alam dalam jumlah kecil
melalui proses alami. Apabila timbal
terhirup atau tertelan oleh manusia dan
di dalam tubuh, ia akan beredar
mengikuti aliran darah, diserap kembali
di dalam ginjal dan otak, dan disimpan
di dalam tulang dan gigi.
Manusia
menyerap
timbal
melalui udara, debu, air dan makanan.
Salah satu penyebab kehadiran timbal
adalah pencemaran udara. Yaitu akibat
kegiatan transportasi darat yang
menghasilkan bahan pencemar seperti
gas CO3, NOx, hidrokarbon, SO2,dan
tetraethyl lead, yang merupakan bahan
logam timah hitam (timbal) yang
ditambahkan ke dalam bahan bakar
berkualitas rendah untuk menurunkan
nilai oktan.
18
Kandungan timbal dalam air sebesar
0,5 mg/l dianggap sebagai konsentrasi
yang aman untuk dikonsumsi. Dalam
makanan,
timbal
berasal
dari
kontaminasi kaleng makanan dan
minuman dan solder yang bertimbal.
Kandungan
timbal
yang
tinggi
ditemukan dalam sayuran terutama
sayuran hijau.
PROSES FITOREMIDIASI
Fitoremediasi merupakan salah
satu teknologi yang muncul berdasarkan
gabungan kegiatan tanaman dan
asosiasinya
dengan
komunitas
mikroorganisme untuk menurunkan,
memindahkan, mengngaktifkan atau
mengurangi bahan beracun di dalam
tanah (Truu et al., 2003 dalam Anonim
2004). Sejalan dengan itu, menurut
(Chappel 1997 dalam Anonim 2004),
fitoremediasi adalah menggunakan
secara langsung tanaman hidup untuk
mendegradasi dan meremediasi tanah,
lumpur, sedimen dan perairan yang
tercemar secara insitu. Remediasi
menggunakan tanaman pada tanah
terkontaminasi merupakan suatu proses
yang disebut degradasi di rhizosfer,
yang meningkatkan aktivitas mikroba
dalam tanah terutama pada akar
tanaman untuk memecah hidrokarbon
(Tischer dan Hubner, 2002 dalam
Anonim 2004). Fitoremediasi dapat
digunakan untuk membersihkan logam,
pestisida, pelarut minyak mentah, PAH,
dan limbah cair yang dihasilkan oleh
sebuah tempat penampungan sampah.
Berdasarkan
etimologinya,
fitoremediasi berasal dari bahasa
Yunani/greek, phyton yang berarti
tumbuhan/ tanaman (plant) dan
remediation berasal dari kata latin
remediare (to remedy) yaitu berarti
memperbaiki, atau menyembuhkan atau
membersihkan sesuatu.
19
Tanaman Bambu Air (Equisetum
hymale)
Tanaman
bambu
air
(Equisetum hyemale) termasuk anggota
genus Equisetum, familia Equisetaceae
dari ordo Equisetales yang merupakan
satu-satunya anggota kelas Equisetinae
atau Equisetopsida dari subfilum
Sphenopsida
yang
masih
dapat
ditemukan dalam keadaan hidup saat
ini.
Ordo
lainnya
seperti
Sphenophyllales dan Calamitales telah
punah sehingga hanya dapat dilihat dari
fosil yang terbentuk. Genus Equisetum
memiliki anggota kurang lebih 25
spesies.
Kata Equisetum berasal dari kata
equus yang berarti kuda dan saeta yang
berarti rambut tebal dalam bahasa Latin.
Sehingga tumbuhan yang termasuk
genus ini disebut juga paku ekor kuda.
Spesies dari genus ini umumnya
tumbuh di lingkungan yang basah
seperti kolam dangkal, daerah pinggiran
sungai, atau daerah rawa. Tumbuhan ini
rata-rata berukuran kecil dengan tinggi
sekitar 25 – 100 cm dan diameter
batang tidak pernah lebih dari 3 cm,
meskipun beberapa anggotanya yang
hidup di Amerika yang beriklim tropis
ada yang bisa tumbuh mencapai 6
hingga 8 m (contohnya adalah
Equisetum giganteum dan Equisetum
myriochaetum). Anggota dari genus ini
dapat dijumpai di seluruh dunia kecuali
Antartika.
Karena kandungan silikatnya
yang cukup tinggi pada bagian
batangnya,
tumbuhan
ini
dapat
dimanfaatkan sebagai bahan pengikat.
Akhir-akhir ini, Equisetum hyemale
sangat populer digunakan sebagai
tanaman hias dan beberapa spesies dari
Equisetum juga dapat digunakan
Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol. 5 No. 2
sebagai bahan obat-obatan.selain itu
Equisetum yang masih berumur muda
sangat efektif bila dijadikan sebagai
objek pengikat logam, hal ini ditandai
dengan efektifnya kinerja silikat dalam
mengikat kandungan limbah, namun
sebaliknya untuk Equisetum yang
berumur agak tua akan memiliki
kekurangan yaitu produksi silikat akan
berkurang
seninngga
berpengaruh
dalam upaya mengikat kandungan
limbah (Rinandar Muslimin, 2012)
Bahan Yang Digunakan
Bahan-bahan digunakan dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Larutan Pb ( artifisial )
2. Tanaman bambu air.
3. Tanah lumpur
Peralatan Penelitian
1. Bak penampung larutan Pb
2. Kran pengatur debit
3. Reaktor Fitoremidiasi
4. Bak penampung hasil pengolahan
Variabel Penelitian
1. Variabel bebas
1) Debit aliran
a. Q = 100 ml/menit
b. Q = 150 ml/menit
c. Q = 200 ml/menit
d. Q = 250 ml/menit
e. Q = 300 ml/menit
2. Umur Tanaman
a. 30 hari
b 45 hari
c 60 hari
.. Variabel tetap dalam penelitian ini
adalah :
1) Media tanaman (tanah lumpur)
2) Jenis tanaman : tanaman bambu air
3) ukuran bak penampung larutan Pb
Diameter
: 50 cm
Tinggi
: 30 cm
Penyisihan Logam Berat, (Any Bayu Ajeng dan Putu Wesen)
4) ukuran bak penampung tanaman
bambu air
Panjang
: 65 cm
Lebar
: 40 cm
Tinggi
: 27 cm
Respon yang diamati :
Dalam penelitian ini respon
yang diamati adalah efisiensi tanaman
bambu
air
dalam
menurunkan
konsentrasi timbal yang terkandung di
dalam limbah artifisial.
Rangkaian Alat Penelitian
Rangkaian
alat
proses
pengolahan
limbah
artifisial
digambarkan sebagai berikut :
20
berisi tanaman bambu air dengan
variabel yang sudah ditentukan
2. Dari bak pengolahan dialirkan ke
bak penampung hasil pengolahan.
3.
Lakukan analisa terhadap hasil
olahan tersebut
4. Ulangi percobaan no 1 sampai
dengan 3 untuk variabel yang berbeda.
Parameter Yang Dikontrol
Selama operasi pengolahan air
limbah berjalan, perlu dilakukan
pengaturan dan pemeliharaan terhadap
beberapa parameter untuk mendapatkan
kondisi operasional yang diinginkan.
Adapun parameter - parameter tersebut
adalah Debit dan umur tanaman
Parameter Yang Dianalisa
Dalam penelitian ini parameter
yang akan dianalisa adalah kandungan
timbal sebelum dan sesudah proses
fitoremidiasi.
Keterangan gambar alat :
1. Bak Penampung Larutan Pb
2. Reaktor Fitoremidiasi
3. Bak penampung limbah
pengolahan
hasil
Prosedur Penelitian
Pembuatan larutan Pb
Pembuatan larutan Pb dalam
penelitian ini yaitu 0,04 gram serbuk
Lead II oxide dilarutkan dalam 1 liter
larutan Aquades. Dan untuk larutan
yang disiapkan sebanyak 30 liter untuk
pengisian pertama sehinnga serbuk
Lead II oxide yang dibutuhkan
sebanyak 1,2 gram. Dan hasil uji
menunjukkan konsentrasi timbal (Pb)
sebesar 0,559 mg/l.
Pelaksanaan Penelitian
1. Larutan Pb dari bak penampung
dialirkan menuju bak pengolahan yang
Penelitian Utama
Penelitian
utama
ini
dimaksudkan untuk menentukan umur
tanaman bambu air yang paling baik
dan laju alir larutan dalam penelitian
tanaman bambu air. Dimana tanaman
bambu air yang digunakan yaitu
tanaman bambu air yang sudah berumur
30 hari, 45 hari, 60 hari dengan
kerapatan atau jarak antar tanaman yaitu
10 cm tiap tanaman dan jumlah tanaman
yang digunakan sebanyak 15 tanaman
bambu air . Hal ini didasari pada
penelitian pendahuluan dimana proses
fitoremidiasi dengan tanaman bambu air
diperoleh hasil terbaik terjadi pada
tanaman bambu air yang berjumlah 15
tanaman bambu air.
Pada penelitian utama ini
dilakukan beberapa proses fitoremidiasi
dengan variasi debit dan umur tanaman
sehingga diharapkan pada penelitian
21
utama ini diperoleh hasil yang
maksimal tentang proses fitoremidiasi
dengan memanfaatkan tanaman bambu
air dalam menyerap kandungan yang
berada di dalam larutan timbal (Pb).
Dengan variasi debit (Q) pada kisaran
100 ml/mnt sampai 300 ml/mnt dan
variasi umur tanaman antara 30 hari, 45
hari, dan 60 hari pada larutan artifisial.
Selain silikat yang berfungsi
untuk mengikat kandungan timbal (Pb)
pada larutan artifisial, ada juga bagian
terpenting dalam tanaman bambu air
yang dapat mempengaruhi proses
Fitoremidiasi yaitu serat Sklerenkin
yaitu bagian dari tanaman bambu air
yang berfungsi memproduksi cairan
silikat. Untuk itu akan lebih baik
apabila pada proses Fitoremidiasi
dengan tanaman bambu air digunakan
tanaman bambu air yang masih muda
karena tanaman bambu air yang masih
muda memiliki struktur Sklerenkim
yang masih utuh sehingga sangat
berpengaruh dalam proses produksi
silikat yang terjadi di bagian batang
tanaman bambu air.
Grafik 1 di bawah ini
merupakan grafik pengaruh debit (Q)
dan umur tanaman dalam poses
penyisihan timbal yang terkandung di
dalam larutan artifisial.
Gambar 1 Grafik Pengaruh Debit (Q) dan
umur tanaman terhadap penyisihan Timbal
(Pb)
Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol. 5 No. 2
Pada grafik ini dapat diketahui
bahwa penyisihan terbaik terjadi pada
debit 200 ml/mnt dengan efisiensi
sebesar 76 %, hal ini disebabkan karena
pada debit 200 ml/mnt waktu tinggal
pada proses Fitoremidiasi selama 10
jam sehingga kemampuan batang
bambu air memproses kandungan
Timbal bekerja dengan efektif. Selain
itu juga berdasarkan tipe larutan yang
diolah yaitu larutan timbal (Pb) tanaman
bambu air termasuk jenis tanaman
Phytoextraction yaitu Tanaman yang
menyerap kontaminan melalui akar dan
memindahkan kedalam batang dan
daun. dimana di dalam batang dan daun
akan diproses menjadi H2O atau juga
dimanfaatkan untuk proses Fotosintesis
yaitu Proses memasak makanan yang
dilakukan oleh tanaman.
Sesuai dengan Rinandar Muslim
(2012), bahwa tanaman bambu air akan
menyerap kandunagn limbah melalui
akar dan akar mengikat kandungan
limbah di bagian batang dengan
menggunakan cairan silikat yang
dihasilkan oleh serat – serat Skelrenkim
untuk mengikat kandungan timbal yang
terkandung di dalam larutan artifisal.
Sedangkan untuk hasil terendah
berdasarkan grafik di atas terjadi pada
debit (Q) 300 ml/mnt dengan umur
tanaman 60 hari dan efisiensi
penyisihan yang diperoleh sebesar 1 %,
hal ini disebabkan kemampuan silikat
untuk mengikat kandungan timbal
dalam larutan artifisial kurang maksimal
karena serat – serat Sklerenkin tidak
memproduksi cairan silikat dengan
sempurna apabila tanaman bambu air
tersebut sudah memasuki umur tua,
sedangkan tanaman bambu air pada
debit 250 ml/mnt tersebut merupakan
tanaman bambu air yang berumur 60
Penyisihan Logam Berat, (Any Bayu Ajeng dan Putu Wesen)
hari dimana tanaman bambu air yang
berumur 60 hari sudah termasuk tua.
Sementara itu, tanaman bambu air yang
sudah berumur tua ditandai dengan
kondisi
fisik
yang
mengalami
perubahan seperti kondisi batang agak
layu, buku batang berubah warna dari
warna hijau muda berubah menjadi
warna agak kekuningan. Perubahan ciri
fisik tersebut terlihat pada tanaman
bambu air yang berumur 60 hari. Selain
itu tanaman bambu air akan mengalami
kondisi kekeringan dan akhirnya akan
mati.
Akan tetapi pada debit 100
ml/mntdan 150 ml/mnt hasil yang
diperoleh belum maksimal dikarenakan
tanaman bambu air masih dalam proses
adaptasi atau penyesuain dalam
menyisihkan kandungan timbal (Pb)
yang terkandung di dalam larutan
artifisial, selain itu pada debit 250
ml/mnt dan 300 ml/mnt hasil penyisihan
kandungan timbal yang diperoleh di
bawah debit 200 ml/mnt disebabkan
karena waktu tinggal pada debit 250
ml/mnt dan 300 ml/mnt relatif lebih
cepat dibandingkan dengan debit 200
ml/mnt sehingga proses fitoremidiasi
relatif lebih singkat sehingga hasil yang
diperoleh kurang efektif.
Kesimpulan
Dari pembahasan yang telah
diuraikan dapat disimpulkan bahwa :
1. Jumlah bambu air sebanyak 15
tanaman merupakan jumlah bambu
air yang paling proporsional dalam
proses Fitoremidiasi dengan waktu
tinggal selama 10 jam dan laju alir
200 ml/mnt
2. Tanaman
bambu
air
dapat
menyisihkan kandungan Timbal (Pb)
sebesar 76 % pada saat berumur 30
hari dan pada laju alir 200 ml/mnt
22
Saran



Perlu dilakukan penelitian terhadap
variasi variabel lainnya misalkan
umur tanaman di bawah 30 hari
sehingga diharapkan hasil yang
diperoleh lebih baik lagi sehingga
dapat diterapkan di lapangan
dengan skala yang sesungguhnya.
Objek yang diolah bukan lagi
larutan timbal (Pb) buatan, akan
tetapi diganti dengan limbah
industri sehingga dapat diketahui
sejauh mana kemampuan bambu air
menyisihkan limbah industri.
Digunakannya
tanaman
hias
lainnya seperti bambu kuning
dalam proses Fitoremidiasi
DAFTAR PUSTAKA
Alexander,
1997.
“faktor
yang
mempengaruhi
fitoremidiasi”
Jakarta, hal. 77 – 78.
Bossert. dan Bartha, 1984, cuaca sebagai
faktor
yang
mempengaruhi
fitoremidiasi, Semarang, hal. 123125.
Gardiner, 2004, “ Proses Fitoremidiasi
dalam menurunkan logam berat”,
Jakarta.
Hidayatullah. dkk.,2002, “limbah logam
berat” juni 2002, ITS, Surabaya.
Muslimin,
Rinandar.
Pengaruh
kandungan Timbal (Pb) pada
kehidupan sehari – hari Program
Studi Teknik Lingkungan .ITS
Surabaya
Surya, D.R.S, 2012. Kemampuan
tanamab
pisang
hias
dalam
mengolah limbah domestic Program
Studi Teknik Lingkungan.FTSP
UPN.Surabaya
Wibowo, H.T, 2011 Pengoalahan Air
Limbah pencucian Rumput Laut
menggunakan Proses Fitoremidiasi.
23
Program
Studi
Teknik
Lingkungan.FTSP UPN.Surabaya
Xu, dan Jonhson, 1997, pemilihan
tanaman air untuk fitoremidiasi,
Jakarta.
Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol. 5 No. 2